在模具、標(biāo)牌、五金配件、廣告板、汽車(chē)車(chē)牌等產(chǎn)品上，傳統(tǒng)的腐蝕工藝不僅會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染，且效率較低。機(jī)加工等進(jìn)行雕刻深度的傳統(tǒng)工藝應(yīng)用，產(chǎn)生的金屬?gòu)U棄物和冷卻液也會(huì)帶來(lái)環(huán)境的污染，雖然效率提高但精度不高，不能雕刻銳角。對(duì)比金屬深雕的傳統(tǒng)方式，激光金屬深雕具有無(wú)污染、精度高、雕刻內(nèi)容靈活、可滿(mǎn)足復(fù)雜雕刻工藝等優(yōu)勢(shì)。

金屬深雕常見(jiàn)的材料有碳鋼、不銹鋼、鋁、銅、貴金屬等，銳科工程師針對(duì)不同金屬材料進(jìn)行高效深雕參數(shù)研究。

實(shí)際案例分析

試驗(yàn)平臺(tái)配備RAYLASE(MS-II-10)振鏡和聚焦鏡（F=163/210）進(jìn)行深雕試驗(yàn)。雕刻尺寸為10mm×10mm，設(shè)置雕刻初始參數(shù)，如表1所示。改變離焦量、脈寬、速度、填充間距等工藝參數(shù)，使用深雕測(cè)試儀進(jìn)行深度測(cè)量，找到雕刻效果最佳的工藝參數(shù)。

表1深雕初始參數(shù)

通過(guò)工藝參數(shù)表，我們可以看出有較多參數(shù)對(duì)最終的深雕效果產(chǎn)生影響，我們通過(guò)控制變量法來(lái)尋找各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)效果影響的過(guò)程，現(xiàn)一一給大家揭曉。

離焦量對(duì)雕刻深度的影響

首先使用RFL-100M激光器雕刻初始參數(shù)，在不同金屬表面進(jìn)行雕刻試驗(yàn)，重復(fù)雕刻100次，時(shí)間為305S，改變離焦量，并測(cè)試離焦量對(duì)不同材料雕刻效果的影響。

圖1 離焦量對(duì)材料雕刻深度的影響對(duì)比圖

如圖1所示，我們可以得到以下關(guān)于使用RFL-100M在不同金屬材料進(jìn)行深雕時(shí)，不同的離焦量對(duì)應(yīng)的最大深度。通過(guò)以上數(shù)據(jù)得出在金屬表面進(jìn)行深雕需要一定離焦量才能得到最佳的雕刻效果，其中雕刻鋁和黃銅的離焦量為-3mm雕刻不銹鋼和碳鋼的離焦量為-2mm。

脈寬對(duì)雕刻深度影響

通過(guò)上述試驗(yàn)得出RFL-100M在不同材料深雕時(shí)的最佳離焦量，使用最佳離焦量，改變初始參數(shù)中的脈寬和對(duì)應(yīng)頻率，其他參數(shù)不變。這主要由于RFL-100M激光器的每個(gè)脈寬都有對(duì)應(yīng)的基頻頻率，當(dāng)?shù)陀趯?duì)應(yīng)的基頻頻率時(shí)輸出功率低于平均功率，當(dāng)頻率高于對(duì)應(yīng)基頻頻率時(shí)峰值功率會(huì)降低，而雕刻試驗(yàn)需要使用脈寬最大、能力最大進(jìn)行測(cè)試，所以試驗(yàn)頻率為基頻頻率，相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在后面試驗(yàn)中會(huì)進(jìn)行詳細(xì)表述。每個(gè)脈寬對(duì)應(yīng)的基頻頻率為：240ns，10kHz、160ns，105kHz、130ns，119kHz、100ns，144kHz、58ns，179kHz、40ns，245kHz、20ns，490kHz、10ns，999kHz。通過(guò)以上脈沖和頻率進(jìn)行雕刻試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示

圖2 脈沖寬度對(duì)雕刻深度的影響對(duì)比圖

從圖表中可以看出RFL-100M雕刻時(shí)，隨著脈寬的減小其雕刻深度也相應(yīng)減小。240ns時(shí)各材料雕刻深度均最大, 這主要是由于降低脈寬導(dǎo)致單脈沖能量降低，進(jìn)而降低了對(duì)金屬材料表面的破壞性，導(dǎo)致雕刻深度越來(lái)越小。

頻率對(duì)雕刻深度影響

通過(guò)上述試驗(yàn)得出RFL-100M在不同材料雕刻時(shí)的最佳離焦量和脈寬，使用最佳離焦量和脈寬保持不變，改變頻率，測(cè)試不同頻率對(duì)雕刻深度的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 頻率對(duì)材料深雕的影響對(duì)比圖

從圖表中可以看出RFL-100M激光器在對(duì)各材料進(jìn)行雕刻時(shí)，隨著頻率的增加各材料雕刻深度相應(yīng)的減小，其頻率為100kHz時(shí)雕刻深度均最大，純鋁最大雕刻深度為2.43mm，黃銅為0.95mm，不銹鋼為0.55mm，碳鋼為0.36mm。其中，鋁材對(duì)頻率的改變最為敏感，當(dāng)頻率為600kHz時(shí)，無(wú)法在鋁材表面進(jìn)行深雕。而黃銅、不銹鋼和碳鋼受頻率影響較小，但也呈現(xiàn)出頻率增加雕刻深度越來(lái)越小的趨勢(shì)。

速度對(duì)雕刻深度影響

圖4 雕刻速度對(duì)雕刻深度的影響對(duì)比圖

從圖表中可以看出隨著雕刻速度的增加雕刻深度相應(yīng)的減小，雕刻速度為500mm/s時(shí)各材料雕刻深度均最大，雕刻鋁，銅，不銹鋼和碳鋼的最大深度分別為：3.4mm、3.24mm、1.69mm、1.31mm。

填充間距對(duì)雕刻深度影響

圖5 填充密度對(duì)雕刻效率的影響

從圖表中可以看出當(dāng)填充密度為0.01mm時(shí)，鋁、黃銅、不銹鋼、碳鋼的雕刻深度均為最大值，隨著填充間隙的增加雕刻深度相應(yīng)的減小；填充間距從0.01mm增加到0.1mm過(guò)程中，其完成100次雕刻所需時(shí)間均逐漸縮短，填充間距大于0.04mm時(shí)，其縮短時(shí)間幅度明顯降低。

結(jié)論

通過(guò)上述試驗(yàn)，我們可以得出使用RFL-100M對(duì)不同金屬材料深雕的推薦工藝參數(shù)：